В распоряжение ГИС-Ассоциации поступила статья компании Bentley Systems «Применение информационных моделей города для поддержания городской инфраструктуры». Приводим текст материала.

Введение
Информационное моделирование всё чаще используется для поддержки всех видов городской инфраструктуры: от дорог и мостов, зданий и сооружений, систем водоснабжения и водоотведения, телекоммуникационных систем — до целых городов. Компания Bentley ставит перед собой задачу расширить возможности своих пользователей в применении информационного моделирования для реализации комплексных проектов, направленных на создание высокопроизводительной и устойчивой интеллектуальной инфраструктуры.

В данном документе приводятся три инновационных примера применения информационного моделирования для поддержки крупномасштабных проектов в Монреале (Канада), Хельсинки (Финляндия) и Лондоне (Великобритания). Перед каждой из этих проектных групп стоит общая задача: обеспечить эффективное управление комплексными инфраструктурными проектами в городской среде. Подходы, разработанные различными организациями для реализации этой стратегии, основываются на одном и том же принципе: использовать интеллектуальные трёхмерные модели для поддержки совместной работы на всём протяжении жизненного цикла объектов инфраструктуры, включая планирование, проектирование, конструирование, строительство и эксплуатацию. Заключительная часть посвящена практическому опыту, полученному этими успешными пользователями.

Пример внедрения 1. Муниципалитет Хельсинки
Хельсинки является столицей и крупнейшим городом Финляндии. В расположенном на полуострове городе проживает около 600 тыс. человек, а с учётом пригородов примерно 1,3 млн человек. Городские власти стремятся соблюсти баланс между ростом, с одной стороны, и устойчивостью и пригодностью для проживания, с другой. По этой причине город стал одним из первопроходцев в области разработки трёхмерной информационной модели города. Первая трёхмерная цифровая модель Хельсинки была построена ещё в 1987 г. С тех пор как преимущества трёхмерной модели города стали очевидны, расширение этой модели вошло в число приоритетных задач города. В настоящее время модель включает примерно 45 тыс. зданий в масштабе 1:500 и используется различными функциональными подразделениями.

Эта трёхмерная модель используется для городского планирования, гражданского строительства, управления разрешениями на строительство, моделирования распространения шума, картографирования, моделирования дорожного движения и планирования в сфере гражданской обороны. Создание подробной трехмерной модели всего города планируется завершить к 2013 г. Модель города охватывает подземную и наземную инфраструктуру и разрабатывается с использованием технологии лазерного сканирования. Для измерения объектов наземной инфраструктуры применяется воздушная лидарная съёмка, для туннелей — наземная лидарная съёмка.

Одной из главных областей, требующих детальной визуализации трёхмерной модели города, было городское планирование. Такие реалистичные изображения можно использовать для эффективного информирования архитектурных компаний, строительных подрядчиков и жителей города о планируемых изменениях городского ландшафта. При городском планировании применение трёхмерной модели города далеко выходит за рамки простой визуализации.

Например, она обеспечивает поддержку точного трёхмерного пространственного анализа и использовалась для построения карты береговых укреплений Хельсинки. Она также играет ключевую роль при резервировании муниципалитетом определенных участков для запланированной инфраструктуры (как наземной, так и подземной), например станций метро и железной дороги, ТЭЦ, автостоянок и логистических центров.

Такой подход муниципалитета Хельсинки к трёхмерному моделированию города не только упрощает документирование точной трёхмерной геометрической информации, но и включает технологическую систему для управления всеми данными, касающимися городских проектов, в том числе неструктурированной проектной документацией. Например, в процессе проектирования, согласования и утверждения предложений по городскому планированию используется множество различных типов документов, хранящихся на серверах (в частности, в базах данных Oracle и на платформе Bentley ProjectWise, обеспечивающих совместную работу проектных групп и распределение работы). С помощью единого интерфейса платформы ProjectWise предоставляется доступ к электронным сообщениями и документам, которые раньше хранились в системе разрозненно.

Пример внедрения 2. Муниципалитет Монреаля
Город Монреаль с населением примерно 1,6 млн человек, расположенный в провинции Квебек, является вторым по величине городом Канады. Городское управление геоинформатики отвечает за предоставление геопространственных данных всем внутренним и внешним участникам инфраструктурных проектов. Город занимает ведущие позиции в области разработки процессов и использования программного обеспечения для создания и ведения точной интеллектуальной трёхмерной модели города.

На основе информации, полученной в ходе съёмки, создаются различные уровни детализации, входящие в трёхмерную модель Монреаля. Модель содержит сотни тысяч зданий и сооружений, представленных с различной степенью точности. Стереофотограмметрическая съёмка города позволила построить полную модель города с ограниченным уровнем детализации (вертикальные стены и некоторые конструкции крыш) и точностью порядка десятка сантиметров. Для построения трёхмерных моделей некоторых участков применялись методы наземной съёмки (традиционная полевая съёмка и лазерное сканирование). Информацию об объектах подземной инфраструктуры можно извлечь из двухмерных проектов планировки в ГИС и также включить в модель.

За прошедшие годы муниципалитету удалось решить эту задачу с помощью системы Bentley MicroStation. Для удовлетворения большей части внутренних потребностей управление геоинформатики использовало моделирование на основе DGN. В настоящее время муниципалитету требуется моделировать объекты в виде интеллектуальных объектов с атрибутами и предоставить доступ к этой информации более широкой аудитории. Было принято решение хранить такую информацию в централизованной базе данных Oracle Spatial 11g, поскольку в ней обеспечена отличная поддержка трёхмерных объектов. В качестве трёхмерной платформы ГИС для подготовки данных и проверки качества применяется решение Bentley Map, расширяющее возможности MicroStation.

Трёхмерная модель города используется в Монреале для решения многих задач, в том числе для городского планирования. Она также применяется в инженерных проектах, связанных со сложной инфраструктурой высокой плотности.

Пример внедрения 3. Железная дорога Crossrail
Компания Crossrail Ltd (CRL) была создана в 2001 г. для разработки и реализации крупнейшего инфраструктурного проекта в Европе. Прогнозная стоимость проекта Crossrail составляет более 24 млрд долл. Новая железная дорога протяженностью 118 км свяжет западную и восточную части Лондона. Под центральной частью Лондона будут проложены новые сдвоенные туннели длиной 21,5 км. Полтора миллиона пассажиров смогут за 60 минут добраться в основные деловые центры Лондона.

В этом огромном комплексном проекте задействовано множество партнёров и участников. Для реализации этого амбициозного проекта, в котором участвует большое количество организаций, осуществляющих совместную работу из различных офисов, компания Crossrail разработала впечатляющую стратегию управления данными. Руководитель службы технической поддержки Crossrail Малькольм Тейлор определил её следующим образом: «Интегральная система для упрощения совместной работы в течение всего жизненного цикла этого комплексного проекта, которая станет основой для системы управления активами». С самого начала проектная документация и чертежи были трёхмерными. Работа началась с комплексной съёмки существующих подземных и наземных объектов инфраструктуры. Применялось несколько методов съёмки: аэрофотосъёмка и лазерное сканирование для съёмки подземных туннелей и областей и наземная радарная съёмка для обнаружения недоступных подземных коммуникаций.

Проекты создавались на основе трёхмерной модели имеющейся инфраструктуры, что является оптимальным способом для данного комплексного проекта в условиях высокой плотности инфраструктуры.

В процессе проектирования железной дороги Crossrail требуется обеспечить совместную работу большого числа как собственных, так и сторонних специалистов. Для решения этой задачи в компании Crossrail была внедрена серверная система для предоставления защищенного доступа к проектной документации и управления совместной работой проектных групп. В системе используется несколько серверов для обеспечения совместной работы над проектами (с использованием системы ProjectWise и трехмерных DGN файлов), распространения информации (с использованием веб-приложения, построенного на основе Bentley Geo Web Publisher, обеспечивающего потоковую передачу двухмерных карт и доступ к более чем 400 слоям) и управления активами (с использованием Bentley eB Insight).

Практический опыт
Внедрение трехмерной модели города для решения задач, связанных с инфраструктурой, вывело эти города в число лидеров среди многих других городов. Ниже перечислены некоторые полученные выводы.

— трёхмерное информационное моделирование городов — это процесс стратегической важности, обеспечивающий хорошую окупаемость инвестиций.
— самые значимые преимущества достигаются, когда организация не ограничивается трёхмерной визуализацией и применяет трёхмерное информационное моделирование на основе моделей с развитой семантикой.
— вопрос заключается не в противопоставлении двухмерных и трёхмерных подходов, а в обеспечении максимально эффективного взаимодействия двухмерной и трёхмерной информации. Трёхмерные данные и трёхмерные ГИС часто противопоставляются двухмерным, которые в прошлом широко использовались организациями. Как видно на примере внедрения Crossrail Maps, организации, принявшие парадигму трехмерного информационного моделирования, не отказываются от преимуществ двухмерного представления информации.
— для создания полной трёхмерной информационной модели необходимо моделирование как надземной, так и подземной инфраструктуры, поскольку большая часть городской инфраструктуры находится под землей.

Дополнительные сведения о муниципалитетах и применении трёхмерного моделирования см. на веб-сайте «Трёхмерная городская ГИС» компании Bentley.